Fachwörter-Lexikon

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Aluminium Gusslegierung

Aluminium Gusslegierungen zeichnen sich durch ihre hervorragende Gießeigenschaften wie zum Beispiel Dünnflüssigkeit und geringe Schwindung aus. Typische Vertreter sind Legierungen der Zusammensetzung AlSi, AlSiMg, AlSiCu, AlMg, AlMgSi, AlCuTi und AlCuTiMg. Hauptanwender ist die Kraftfahrzeugindustrie zur Herstellung von Motorblöcken, Kolben oder Felgen. Aluminium Gusslegierungen können hohe Anteile an Legierungselementen beinhalten (z.B. für Motorkolben bis zu 26 % Silizium).

Schliffbild von Al-Guss mit 12 % Silizium

Reibung und Verschleiß – Überblick –

Technische Oberflächen erfüllen zahlreiche wichtige Funktionen wie zum Beispiel Korrosionsbeständigkeit, Wärmeisolation, Benetzbarkeit, Biokompatibilität, dekorative und optische Funktionen (Reflexion, Absorption), elektrische Leitfähigkeit/Isolation sowie häufig auch eine möglichst hohe Beständigkeit gegenüber Verschleißangriffen. Wie folgend näher beschrieben werden wird, kann Verschleiß diverse Ursachen haben und sich in verschiedenen Erscheinungsformen äußern. Fortschreitender Verschleiß führt in der Regel zur Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils und ist deshalb grundsätzlich unerwünscht.

Die volkswirtschaftliche Bedeutung von verschleißbedingten Schäden ist enorm. Das Bundesministerium für Forschung und Technologie schätzte in einem 1983 veröffentlichten Report [1], dass den Industrienationen durch Verschleiß jährliche Verluste in Höhe von etwa 4,5 % des Bruttonationaleinkommens (BNE) entstehen. Auch in neueren Publikationen [2, 3] werden ähnliche Zahlen genannt, so dass davon ausgegangen werden kann, dass der prozentuale Anteil bis heute in etwa gleich geblieben ist. Abbildung 1 verdeutlicht am Beispiel Deutschlands anhand aktueller Wirtschaftsdaten den zahlenmäßigen Umfang der durch Verschleiß hervorgerufenen Schäden. Interessanterweise gehen Schätzungen davon aus, dass etwa 20 % bis 30 % dieses Betrages allein durch die konsequente Umsetzung des bereits vorhandenen Wissens zum Verschleißschutz eingespart werden könnten [4]. Dies entspricht einem jährlichen Einsparpotential von ca. 35 Mrd. € (Abb. 2).

Abb. 1: Jährlich in Deutschland durch Verschleiß hervorgerufene volkswirtschaftliche Schäden

 

Abb. 2: Geschätztes jährliches Einsparpotential

 

Neben der immensen wirtschaftlichen Bedeutung spielt auch der sicherheitstechnische Aspekt eine entscheidende Rolle in der Verschleißforschung. Das Versagen von Bauteilen infolge von Verschleiß hat oftmals keine gravierenden Folgen, kann aber im Einzelfall durchaus zu einer Gefährdung von Leib und Leben führen. Tragisches Beispiel hierfür ist das ICE-Unglück von Eschede im Jahre 1998, das auf einen Radreifenbruch infolge von verschleißbedingter Materialermüdung zurückgeführt wurde [5]. Auch die leider beinahe alltäglichen Verkehrsunfälle, die durch übermäßig verschlissene Bremsanlagen oder Reifen verursacht werden, sind hier zu nennen. Das Verständnis tribologischer Zusammenhänge, die Früherkennung und daraus resultierend die Minimierung von Verschleiß sind folglich wichtige Ziele industrieller und akademischer Forschung.

Literatur

[1] BMFT Report: Damit Rost und Verschleiß nicht Milliarden fressen: Fortschritt durch Forschung. Bundesministerium für Forschung und Technologie, Bonn, 1983

[2] H. Czichos, K.-H. Habig: Tribologie -Handbuch – Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik. 3. Aufl., Wiesbaden: Vieweg + Teubner, 2010. – ISBN 978-3-8348-0017-6

[3] J.R. Davis (Hrsg.): Surface engineering for corrosion and wear resistance. Materials Park: ASM International, 2001. – ISBN 0-87170-700-4

[4] C.A. Brockley (Hrsg.): Economic losses due to friction and wear – Research and development strategies. National Research Council of Canada, Ottawa, 1984

[5] V. Esslinger, R. Kieselbach, R. Koller, B. Weisse: The railway accident of Eschede – technical background. Eng. Failure Anal. 11 (2004), S. 515–535

Autoren dieses Artikels:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Lampke, Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik

Dipl.-Ing. Rico Drehmann, Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik

Zink - Oxidation

An der Luft bildet Zink eine witterungsbeständige Schutzschicht aus Zinkoxid und Zinkcarbonat (Zn₅(OH)₆(CO₃)₂). Die Schutzschicht ist unter schadstoffarmer Atmosphäre relativ beständig und kann eine Zinkoberfläche gegen Korrosion schützen.

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